无机非金属管道在油气田中的应用

无机非金属管道在油气田中的应用

吴星余

513022198306164997

摘要：非金属管道与传统的金属管道相比，具有优良的耐腐蚀性、抗结蜡性、结垢性、流体阻力系数小、使用寿命长等优势，有效缓解了金属管道腐蚀严重的问题。

关键词：无机非金属管道；油气田；应用

引言

在油田施工的同时，最能影响工程的安全和其经济效益的主要因素就包括埋在地下的管道的腐蚀问题。与金属管道相比，非金属管道的耐蚀性较高，而且非金属管道的内壁十分光滑，安装、输送成本较低，使用的时间较长，所以使得非金属管道应用广泛，对于钢制管道的腐蚀问题得到了缓解，对后期的维修资本有效的降低，如今，非金属管道的使用已大幅度的对油田管道的腐蚀问题进行了极大的缓解。虽然非金属管道应用十分广泛，可是作为施工方，如果对非金属管道的材料性能不太了解，使用不当，非金属管道而引发渗漏、穿孔、破损或断裂的现象时，会抑制非金属管道的优秀性能的发挥。

1非金属管道应用现状

1.1注水系统

我国的社会发展进入了科技快速发展阶段，那么注水系统管道的技术也在不断地提升，现如今有两种非金属管道使用较为广泛，分别是：高压玻璃钢管以及钢骨架塑料复合管。以上两种非金属管道在使用的过程中有着非常优良的抗压能力，并且管道的内壁非常的光滑，不会产生藏污的情况，更不会对运输的物质产生影响。

1.2集输系统

在集输系统建设的过程中常见的非金属管道有三种，分别是：连续增强复合管、钢骨架聚乙烯塑料复合管以及玻璃钢管。①连续增强塑料复合管：连续增强塑料复合管自身是属于一种软管，通过钢丝织成或者是互相叠绕形成。管道使用的主要原料是交联聚乙烯以及中密度的聚乙烯，两者在实际生产的过程中分别形成内外壁，柔韧性较强，并且对使用地区的地形没有具体的要求。管道的连接并不需要接口，长时间使用也不会出现腐蚀的情况。该种复合管具有耐高温性，耐腐蚀性，以及焊点较少的优点。不过却具有抗破坏能力弱，材质较脆，不容易修复的缺点。②钢骨架聚乙烯塑料复合管：主要的组成材料为低碳钢丝以及聚乙烯塑料，使用编织的手法形成网状机构，两种材料比较均匀地形成管材，该复合管的内外壁由其中的金属网孔进行相连，可以使用法兰以及电熔进行连接。但是该种非金属管耐高温性较差，对于运输位置的温度需要控制在0℃-70℃。③玻璃钢管：无碱增强纤维是主要的组成材料，使用环氧树脂以及固化剂作为辅助材料，以上三种材料使用缠绕、成型、固化来形成管状，该种非金属管的特点是重量较轻，使用零部件较少，安装便捷，抗腐蚀能力强，不易变形能够长时间的使用；但同时缺点也较为明显，对于外界环境破坏的抵抗能力较差，后期的维护与保养较为麻烦，容易出现老化的情况，耐高温性较差，对大口径管道有要求，不能超过DN400；该种非金属管道主要是应用在气液混合油的集输系统中。

2无机非金属管道在油气田中的应用措施

2.1选用非金属管道时应考虑其适用性

选用非金属管道要充分了解其优缺点，扬长避短。根据输送介质、运行参数、维护要求和地质条件等因素，经技术、经济比选后确定，比如:酸酐固化环氧管不适宜输送酸性、碱性溶液以及碱性原油;输送温度较高时，必须考虑非金属管材长期使用性能和老化性质;在人口密集区、施工频繁区就不适合采用非金属管道;土壤湿度较高时，防腐和保温要求都较高，而非金属管道往往此时也需要保温，具体要根据经济性进行比选。

2.2完善产品行业标准并开展技术准入认证

保障非金属管材质量至关重要，因此建议一方面要根据油田的需求和供应商生产水平，对新规格的产品纳入已有的标准体系，新结构、新功能的产品建立相应的新标准，进而完善产品类、质检类以及验收类标准;另一方面规定只有取得技术准入认证的供应商，才允许进入油气田市场。

2.3建议建立专业化的施工队伍和维抢修队伍

鉴于非金属管道存在的最大问题是其抗机械损伤能力差，因此建议建立高水平、专业化、严格遵循安装施工规范的施工队伍以保证施工质量。运输、装卸、堆放时要避免磕碰对管体造成损坏;在现场施工工程中，穿跨越时一定要做好相应的防护措施;管道对接时一定要保证接口质量等等。鉴于非金属管道供应商的维修效率低、费用贵，因此建议制定相应的维护管理制度，培训专业的维抢修队伍并配套专业的维抢修工具，保证及时处理非金属管道出现的问题与事故，为非金属管道的应用提供有力的技术保障。

2.4建议探究长期服役条件下剩余寿命的加速评价方法

金属材料的许用应力一般为常量，金属管材的剩余寿命主要取决于腐蚀速率。长期服役条件下非金属材料发生蠕变、老化、损伤，许用应力逐渐降低，其剩余寿命主要取决于特定材质的管材在特定环境介质、特定外部载荷条件下自身强度的衰减规律。目前行业规范仅仅给出了在高温条件下，公称压力的衰减修正系数。因此，建议进一步探究长期服役条件下非金属管材剩余寿命的评价方法;另外，室内评价最好建立加速等效模拟实验。

3非金属管道的发展方向

钢质管道输送含硫气体时容易发生应力腐蚀开裂和腐蚀穿孔。为缓解管线腐蚀，降低管线费用，近年来国内气田积极推广采用柔性复合高压输送管、玻璃钢管道、热塑性塑料复合管等非金属管道替代钢管。目前在天然气集输、煤层气集输、污水处理、注醇等管道得到了应用。输送介质为气体时的最高输送温度要远低于液体，输气时连接密封性可能不够。伴随着复杂环境条件下气体渗透规律、长期服役条件下老化及损伤机理的深入研究，以及管道接口耐蚀性和密封性的提高，非金属复合管在气田集输系统有广阔的应用前景。钢材强度提高后，钢管止裂性和可焊接性问题凸显。有建议选用X100以下钢材，以保证管道的安全运营。国内外管道研究人员已经开始关注非金属复合管道，比如:中石油已把非金属管道工程应用列入了“十三五”计划。高压玻璃钢管道虽然已经在外输原油管道得到应用，但是这些管线一般都工作压力低，管径小，距离短。目前已经试制出了管径450mm、工作压力6.4MPa的玻璃纤维增强热塑性复合管材，有望实现管径600mm、工作压力10MPa的管材。在传统的钢管周围紧密缠绕多层玻璃纤维增强复合材料形成复合增强钢管，可作为局部增强带控制管道断裂，也有望成为高强度钢的替代品。

结语

目前，非金属管道的应用已经日渐普遍，并且与金属管道相比，非金属管道的优势也是十分明显的，所以在油田施工作业时，无论是在穿越公路或冻土层，还是低洼地段和积水地段，都应该保证非金属管道不受到外力冲击，以确保其发挥最大效能，为日后的维修降低难度，造成不必要的损失，如此一来，非金属管道无论是在油气田工程还是其他化工工程中的使用都会变得更方便，更有价值，对我国的化工工程的发展也是十分有利的。

参考文献

[1]韩方勇,丁建宇,孙铁民等.油气田应用非金属管道技术研究[J].石油规划设计,2012,23(006):5-9.

[2]许艳艳,张晓灿.塔河油田非金属管失效分析与评价体系的建立[J].石油与天然气化工,2020,49(04):78-82.

[3]张丽.大庆油田非金属管道应用技术现状及对策[J].油气田地面工程,2012,31(11):14-16.

[4]董经天.非金属管道在大庆油田工程防腐中的应用探讨[J].全面腐蚀控制,2019,33(02):41-43.